船舶原理第1章課件培訓(xùn)課件

1、船舶原理第1頁，共36頁。船舶原理靜力學(xué)主要內(nèi)容及目錄第一章 船體形狀及近似計算第二章 浮性第三章 初穩(wěn)性第四章 大傾角穩(wěn)性第五章 船舶抗沉性第六章 船舶下水計算第2頁，共36頁。 船舶原理船舶原理介紹以下六種航海性能船舶靜力學(xué) 船舶動力學(xué)浮性 快速性(船阻力、槳推力）穩(wěn)性耐波性（又名：適航性、搖擺性）抗沉性 操縱性（航向穩(wěn)定性、回轉(zhuǎn)性 ） 第3頁，共36頁。第4頁，共36頁。 三個基準(zhǔn)面中線面XOZ平面它將船體分為左右舷兩個對稱部分的縱向垂直平面，是量度船體橫向尺度的基準(zhǔn)面?；矫鎄OY平面過龍骨線與中站面的交點O，并平行于設(shè)計水線面的平面, 是量度船體垂直方向尺度的基準(zhǔn)面。中站面YOZ平面

2、在船長中點處垂直于中線面和基平面的橫向平面，是量度船舶首尾方向尺度的基準(zhǔn)面。第5頁，共36頁。船舶主尺度指型長、型寬、型深、型吃水和干舷等,它們是船舶大小的直線量度。船舶主尺度的用途：計算船舶各項性能的參數(shù)，衡量船舶大小，收取各種費用，檢查船舶能否通過船閘、運河等限制航道的依據(jù)。主尺度第6頁，共36頁。 Ddm水線船甲板dfdA設(shè)計水線長LwL垂線間長LPP總長LOA首垂線尾垂線主尺度第7頁，共36頁。主尺度1、型長（L）總長LOA：自船首最前端到船尾最后端的水平距離。垂線間長Lpp：首垂線與尾垂線之間的距離。設(shè)計水線長LwL：設(shè)計水線在首柱前緣和尾柱后緣之間的水平距離。通常所稱的船長是指垂線

3、間長 第8頁，共36頁。2、型寬型寬（B）一般指設(shè)計水線面的最大寬度。或指在船體最寬處，由一舷肋骨外緣量至另一舷肋骨外緣的水平距離。3、型深型深（D）:指在船長中點處，沿船舷由龍骨上緣量至上層連續(xù)甲板橫梁上緣的垂直距離。主尺度第9頁，共36頁。4、型吃水（d）是船舶浸沉深度的一個度量。為基線至設(shè)計水線的垂直距離。 平均吃水dm;首吃水df;尾吃水da；吃水差t 。 平均吃水 dm=df+da2 吃水差 t = df- da 主尺度第10頁，共36頁。5、干舷（F）是船體型深中未浸入水中的那部 分高度，即船體中部從設(shè)計水線到上甲板上表面的垂直距離。 F = D d + t ； t(甲板邊板厚)主

4、尺度第11頁，共36頁。船型系數(shù)是表示水線下船體肥瘦程度的無因次系數(shù)的總稱。它能表征水線下船體的體積和面積沿著各個方面分布的情況。船型系數(shù) 第12頁，共36頁。面積系數(shù)水線面系數(shù)中橫剖面系數(shù)船型系數(shù) 式中：AW水線面面積；AM中橫 剖面浸水面積；V排水體積。第13頁，共36頁。體積系數(shù)方形系數(shù)縱向棱形系數(shù)垂向棱形系數(shù)船型系數(shù)第14頁，共36頁。船型系數(shù)物理意義：1.水線面系數(shù)表征船體水平剖面（水線面形狀）的肥瘦 程度。其大小對快速性、穩(wěn)性和甲板面積等都有影響。2.中橫剖面系數(shù)表征船舶中橫剖面的肥瘦程度。其大小對 快速性和耐波性等有影響。3.方形系數(shù)表征水下船體的肥瘦程度。是表示船體形狀的 重要

5、系數(shù)。其大小對排水量、艙室容積、快速性、耐波 性等均有影響。 第15頁，共36頁。船型系數(shù)4、縱向棱形系數(shù)表征排水體積沿船長（水下船體沿縱向）的分布情況。其大小對快速性和耐波性等有影響。其數(shù)值大即中橫剖面的浸水面積小，則表示其排水體積沿船長方向分布均勻。5、垂向棱形系數(shù)表征排水體積沿船舶垂向的分布情況。其數(shù)值大即水線面面積小，則表示其排水體積沿吃水方向分布均勻。對于同一船舶的船體系數(shù)：中橫剖面系數(shù)數(shù)值最大，棱形系數(shù)數(shù)值較小，方形系數(shù)數(shù)值最小。水線面系數(shù)、中橫剖面系數(shù)、方形系數(shù)為獨立無因次系數(shù)，而棱形系數(shù)和垂向棱形系數(shù)可以從前三者導(dǎo)出。第16頁，共36頁。主尺度比長寬比L/B：其大小與快速性的好

6、壞有關(guān)。該比值越 大則船體形狀越瘦長，阻力就越小，其快速性和航向 穩(wěn)性越好；但操縱不靈活。寬吃水比B/d：與穩(wěn)性、耐波性、快速性和操縱性有 關(guān)。該比值大，船體寬度大，穩(wěn)性好；但橫搖周期 小，耐波性變差，航行阻力增大.第17頁，共36頁。深吃水比D/d：與抗沉性、穩(wěn)性和船體強度有關(guān)。該比值大，干舷高，甲板上浪的可能性小，儲備浮力大，抗沉性好；且船艙容積增大，重心升高。寬深比B/D：與船體強度（主要是橫向強度）和穩(wěn)性有關(guān)。該 比值大，則船舶的中橫剖面愈扁，對船體縱橫向強度愈不利。船舶建造規(guī)范中規(guī)定：一般干貨船的B/D 2.5。第18頁，共36頁。長深比L/D：與船體縱向強度和穩(wěn)性有關(guān)。該比值越大，

7、船舶的形狀越扁而長，它的抗撓強度將較弱，對船體縱向強度不利。規(guī)范規(guī)定：一般干貨船的 L/D17。長吃水比L/d：與操縱回轉(zhuǎn)性能有關(guān)。該比值大，船舶的操縱回轉(zhuǎn)性能變差。 注：L/B 、B/d和D/d是三個獨立的主尺度比。第19頁，共36頁。1-2 船舶型線圖僅有主尺度、主尺度比和船型系數(shù)仍不能準(zhǔn)確而完整地表達船體的幾何形狀，由于船體表面形狀復(fù)雜，目前均采用作圖法（型線圖）來表達。作圖法：以中縱剖面，中橫剖面和設(shè)計水線面作為基準(zhǔn)，分別作出與上述三個剖面平行的一系列彼此等距離的縱向平面、橫向平面和水線面，這些平面與船體型表面相交的曲線相應(yīng)稱為縱剖線、橫剖線和水線。這三組曲線分別投影到中縱剖面、中橫剖

8、面和設(shè)計水線面上，就相應(yīng)得到縱剖線圖、橫剖線圖和半寬水線圖。第20頁，共36頁。1-2 船舶型線圖船舶型線圖是在三個相互垂直的投影面上，以船體型表面的截交線、投影線和輪廓線表示船體（主船體）外形的圖樣。船體型線圖上還繪有上甲板邊線（上甲板和船體型表面的交線）。縱剖線、橫剖線和水線雖然是分別畫在三個投影面上，但它們的位置卻都是相互對應(yīng)的，即在任何投影面上的任何一點，都應(yīng)能在另兩個投影面上找到它的相對應(yīng)點。完整的型線圖還包括主尺度及主要參數(shù)和型值表。第21頁，共36頁。1-2 船舶型線圖 三個主要剖面：中縱剖面，中橫剖面，設(shè)計水線面中縱剖面是中線面與船體相截所得的船體剖面。其形狀反映 出甲板、船底

9、、首尾端的側(cè)視輪廓。中橫剖面是中站面與船體相截所得的船體剖面。其形狀反映 出中橫剖面系數(shù)、舭部升高和舭部半徑的大小。設(shè)計水線面是設(shè)計夏季載重吃水處的水平面與船體相截所得 的船體剖面。第22頁，共36頁。第23頁，共36頁。 三種主要型線：縱剖線、橫剖線、水線第24頁，共36頁。型線圖的組成(三個視圖和一張表)：（1）橫剖線圖：圖中的橫剖線是曲線，表示的是各分站處 船體橫剖面的真實形狀；而縱剖線和水線則是直線。（2）縱剖線圖：圖中的縱剖線是曲線，表示的是各縱剖面 處船體真實形狀；而橫剖線和水線則是直線。（3）半寬水線圖：圖中的水線是曲線，表示的是各水線剖 面的船體真實形狀。而橫剖線和縱剖線則是直

10、線。（4）型值表：船體型表面的準(zhǔn)確尺寸，都是從型線圖上量 取的，由型表面上量取的尺寸稱為型值。由型值編成 的表稱“型值表” 。 第25頁，共36頁。1-3船體計算的近似積分法船體計算的坐標(biāo)系船中坐標(biāo)系（一般）船尾坐標(biāo)系（個別）第26頁，共36頁。一、近似計算的任務(wù)航海性能要大量計算船舶的重量、重心、面積、體積、面心、體心、面矩、體矩以及慣性矩等。涉及到：積分和累加等運算。船體外形是一個具有雙重曲率的復(fù)雜表面，難于用數(shù)學(xué)表達式表示，一般要用近似積分法。所有船體近似計算，均可歸結(jié)為求某種連續(xù)曲線下所圍的面積。這就是船體近似計算的任務(wù)。船舶常用的近似積分法：梯形法、辛氏法、乞氏法。1-3船體計算的近

11、似積分法第27頁，共36頁。1-3船體計算的近似積分法二、梯形法則原理: 將曲線DB分為三等分,求折線DEFB下所圍的面積,即為曲線DB下所圍的面積的近似值。(用折線代替曲線）公式：適用范圍：間距等分第28頁，共36頁。1-3船體計算的近似積分法第29頁，共36頁。1-3船體計算的近似積分法三、辛氏法則（拋物線法）1、辛氏第一法則原理:二次拋物線代替曲線。公式y(tǒng)1y2y3xy 辛氏第一法則LL第30頁，共36頁。1-3船體計算的近似積分法通式：A=1/3L/n(y1+4y2+2y3+4y4+4yn+yn+1)辛氏乘數(shù)：，2，4，2，4，1適用范圍：n等分為偶數(shù)。第31頁，共36頁。1-3船體計

12、算的近似積分法2、辛氏第二法則原理:用三次拋物線代替曲線。公式辛氏乘數(shù)：1、3、3、1xy1y2y3y4LLL0辛氏第二法則y第32頁，共36頁。1-3船體計算的近似積分法通式：A=3/8L/n(y1+3y2+3y3+2y4+3yn+yn+1)辛氏乘數(shù)：，3，3，2，3，2，3，3，1適用范圍：n等分為3的倍數(shù)。若計算曲線是二次或三次拋物線時，則用辛氏第一法則或辛氏第二法則求出的面積，即為精確值。辛氏法則在運算時，雖然需要乘以辛氏乘數(shù)，但可采用較少數(shù)目的橫向坐標(biāo)來達到較高的精確度。第33頁，共36頁。1-3船體計算的近似積分法 例題： 已知某船吃水為4.2米的水線分為10個等分，其橫向坐標(biāo)間距L3.5，自首向尾的橫向坐標(biāo)值分別為0，3.3，5.3，5.9，5.9，5.9，5.9，5.85，5.22，3.66，1.03。分別用梯形法和辛氏法求其水線面積？第34頁，共36頁。梯形法解答：0 3.3 5.3 5.9 5. 9 5. 9 5. 9 5.85 5.22 3.66 1.03解：L3.5，n10即：半A3.5（03.35.35.945.855.223.66 1.03）（01.03）